Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmomentwandler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Hydrodynamische DrehmomentWandler nach dem Stand der Technik sind beispielsweise aus den deutschen Offenlegungsschriften DE 197 22 151 Al bzw. DE 197 58 677 Al bekannt.

Derartige hydrodynamische Drehmomentwandler weisen in einem Arbeitsraum ein hydraulisches Arbeitsmedium, insbesondere Hydraulikδl, auf, ein angetriebenes Pumpenrad, ein Leitrad, ein mit einer Abtriebswelle verbundenes Turbinenrad, eine das Pumpenrad und das Turbinenrad verbindende schaltbare Überbrückungskupplung mit wenigstens einem zugehörigen Befestigungsflansch, einen zwischen das Turbinenrad und die Abtriebswelle geschalteten Torsionsschwingungsdämpfer mit zwei zugehörigen Befestigungsflanschen und eine auf der Abtriebwelle sitzenden Nabe, wobei ein Befestigungsflansch des Torsionsschwingungsdämpfers antriebsfest mit einem Befestigungsflansch der Wandlerüberbrückungskupplung und der andere Befestigungsflansch antriebsfest mit der Nabe verbunden ist.

Nachteilig bei diesen hydrodynamischen Drehmomentwandlern ist jedoch, dass zur gezielten Strömungsführung des Arbeitsmediums eine Abdichtung des Arbeitsraumes mittels mehrerer Dichtungselemente notwendig ist . Diese hier ring- oder scheibenförmigen Dichtungselemente erhöhen den Teileumfang des hydrodynamischen Drehmomentwandler ebenso wie die Anzahl der Montageschritte, wodurch sich der zur Herstellung nötige Zeitaufwand und die Herstellkosten ebenfalls erhöhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler so zu gestalten, dass sein Wirkungsgrad erhöht wird und zu seiner Herstellung weniger Teile erforderlich sind.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Anordnung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen

Beschrieben wird ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, mit einem hydraulischen Arbeitsmedium, mit einem angetriebenen Pumpenrad, einem Leitrad, einem Turbinenrad, das über eine nabenartige Abstützung und über eine Abtriebsnabe mit einer Abtriebswelle verbunden ist, einer das Pumpenrad und das Turbinenrad verbindenden schaltbaren Wandlerüberbrückungskupplung mit zugehörigen Befestigungselementen und einem zwischen das Turbinenrad und die Abtriebswelle geschalteten Torsionsschwingungsdämpfer mit mehreren zugehörigen Befestigungselementen, wobei die nabenartige Abstützung des Turbinenrades antriebsfest mit der Abtriebsnabe verbunden ist, ein erstes Befestigungselement des Torsionsschwingungsdämpfers antriebsfest mit einem Befestigungselement der Wandlerüberbrückungskupplung und ein zweites Befestigungselement des Torsionsschwingungsdämpfers antriebsfest mit der Abtriebsnabe verbunden ist und das erste Befestigungselement und das zweite Befestigungselement des Torsionsschwingungsdämpfers drehbar zueinander gelagert sind.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass zur gezielten Strömungsführung des Arbeitsmediums durch die Wandlerüberbrückungskupplung zwischen dem ersten Befestigungselement und dem zweiten Befestigungselement des Torsionsschwingungsdämpfers eine in axialer Richtung verlaufende Spaltdichtung und eine in radialer Richtung verlaufende Spaltdichtung ausgebildet sind.

Beim Gegenstand des Anspruchs 1 ergeben sich allein aufgrund der geometrischen Gestaltung und Formgebung der Befestigungselemente bzw. -flansche minimale Zwischenräume und damit quasidichte Spaltdichtungen zwischen den Befestigungselementen bzw. -flanschen. Dadurch werden für die Abdichtung des Arbeitsraumes keine weiteren Maßnahmen und keine zusätzlichen Dichtungselemente wie Scheiben, Dichtringe oder Tellerfedern benötigt, der Strömungswiderstand von unerwünschten Nebenströmen des Arbeitsmediums wird ohne zusätzliche Dichtelemente erhöht, Nebenstrδme gedrosselt und somit das Arbeitsmedium gezielt durch die Wandlerüberbrückungskupplung geleitet.

Die Montage des hydrodynamischen Drehmomentwandlers vereinfacht sich merklich, weil weniger Teile benötigt werden und Montageschritte entfallen, so dass die Herstellungskosten geringer ausfallen. Zudem vereinfacht sich durch den Wegfall von zusätzlichen Dichtungselementen das Zentrieren bzw. verbessert sich die Zentrierung der rotierenden Teile des hydrodynamischen Drehmomentwandlers.

Trotz der doppelten Spaltdichtung bleiben im Vergleich zu anderen Dichtelementen die Reibungsverluste gering, so dass sich der Wirkungsgrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers erhöht .

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung wird gemäß Anspruch 2 vorgeschlagen, dass die Spaltdichtungen hervorgerufen sind durch einen Bereich mit einer T-förmigen Ausformung beim zweiten Befestigungselement und einen daran anliegenden Bereich mit einer ungefähr S-förmigen Biegung beim ersten Befestigungselement . Sowohl die T-förmigen Ausformung beim zweiten Befestigungselement als auch die ungefähr S-förmige Biegung beim ersten Befestigungselement für den Torsionsschwingungsdämpfer lässt sich fertigungstechnisch einfach und mit nur geringfügigem Mehraufwand herstellen. Durch diese besondere Formgebung ergibt sich eine doppelte Anlagefläche zwischen den betreffenden Bereiche des ersten und des zweiten Befestigungselementes. Dies führt einerseits zu einer spürbar verbesserten Dichtwirkung gegenüber einer einfachen Anlagefläche, bei andererseits beispielsweise gegenüber einer größeren Anlagefläche reduzierter und somit weiterhin geringer Reibung aufgrund des sich ergebenden Linienkontaktes, was sich reibungsminimierend auswirkt und so den Wirkungsgrad verbessert .

Nach einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung gemäß Anspruch 3 kann wenigstens eines der Befestigungselemente des Torsionsschwingungsdämpfers als scheibenförmiger Befestigungsflansch ausgestaltet sein. Ein derartiger scheibenförmiger Befestigungsflansch kann kostengünstig durch einfaches Stanzen aus einem Blech hergestellt und geformt werden, wobei zahlreiche Formen und Ausgestaltungen problemlos möglich sind.

Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist gemäß Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass das [mit einer nabenartigen Abstützung des Turbinenrades antriebsfest verbundene] zweite Befestigungselement des Torsionsschwingungsdämpfers und die Abtriebsnabe einstückig ausgebildet sind.

Durch diese Maßnahme erübrigt sich eine mechanische Verbindung, beispielsweise eine Niet-, Schraub- oder Schweißverbindung, zwischen dem mit der nabenartigen Abstützung des Turbinenrades antriebsfest verbundenen zweiten Befestigungselement des Torsionsschwingungsdämpfers und der Abtriebsnabe, was den einfachen Aufbau des hydrodynamischen Drehmomentwandlers begünstigt und wodurch sich Materialvielfalt und Montageaufwand reduzieren lassen. Unter anderem kann so ein separates Auswuchten des zweiten Befestigungselementes des Torsionsschwingungsdämpfers und der Abtriebsnabe vermieden werden; es genügt, die mechanisch miteinander verbundenen Teile zusammen auszuwuchten. Analog gilt dies auch für das Zentrieren dieser Teile innerhalb des hydrodynamischen Drehmomentwandlers.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß den Ansprüchen 7 und 8 wird angeregt, dass der Torsionsschwingungsdämpfer ein drittes Befestigungselement aufweist und dass dieses dritte Befestigungselement dichtend an der nabenartigen Abstützung des Turbinenrades anliegt. Dieses einfach und kostengünstig herstellbare und mit geringem Aufwand einbaubare dritte Befestigungselement trägt dazu bei, Nebenströme des Arbeitsmediums zu drosseln und dadurch den Durchfluss durch die Wandlerüberbrückungskupplung zu verbessern und erspart dabei zusätzliche Dichtungselemente wie Scheiben, Dichtringe oder Tellerfedern.

In einer Weiterentwicklung der Erfindung gemäß den Ansprüchen 9 bis 11 ist vorgesehen, dass die nabenartige Abstützung des Turbinenrades einen ungefähr L-förmig ausgestalteten Bereich aufweist und dass zwischen diesem L-förmigen Bereich der nabenartigen Abstützung des Turbinenrades und dem Bereich der T-förmigen Ausformung des zweiten Befestigungselementes des Torsionsschwingungsdämpfers eine Abdichtung ausgebildet ist, derart, dass diese Abdichtung hervorgerufen ist durch eine labyrinthfδrmige Doppelpassung zwischen dem L-förmigen Bereich der nabenartigen Abstützung des Turbinenrades und dem Bereich der T-förmigen Ausformung des zweiten Befestigungselementes des Torsionsschwingungsdämpfers. Diese besondere Formgebung bewirkt bei minimaler Anlagefläche sowohl eine quasidichte Abdichtung bzw. Drosselung in axialer als auch in radialer Richtung und somit einen gezielten Fluss des Arbeitsmediums durch die Wandlerüberbrückungskupplung zur Schmierung und insbesondere zur Kühlung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren angegeben.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der Zeichnung erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittansicht eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit einem Torsionsschwingungsdämpfer und einer Wandlerüberbrückungskupplung und

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der schematischen Querschnittansicht des hydrodynamischen Drehmomentwandler gemäß Fig. 1 im Bereich der nabenartigen Abstützung des Turbinenrades und der Abtriebsnabe.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler zum Einbau in den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittansicht eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers 1. Zur Bildung eines hydraulischen Arbeitskreises in einem Arbeitsraum mit einem hydraulischen Arbeitsmedium, im Allgemeinen einem Hydrauliköl, weist der Drehmomentwandler 1 ein Pumpenrad 2, ein Turbinenrad 3, ein Leitrad 4 und ein Gehäuse 5 auf. Das Pumpenrad 2 wird durch eine mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor verbundene Antriebswelle 6 angetrieben, wobei das Gehäuse 5 antriebsfest sowohl mit der Antriebswelle 6 als auch mit dem Pumpenrad 2 verbunden ist. Das Leitrad 4 ist über einen Leitradträger 31 mit einer auf einer Abtriebswelle 18 sitzenden Freilaufkupplung 32 verbunden. Der Leitradträger 31 ist gegenüber dem Gehäuse 5 durch ein Dichtelement 34 abgedichtet und zentriert und weist zur Abdichtung gegenüber dem Arbeitsmedium eine Abdeckscheibe 39 auf. Die Freilaufkupplung 32 ist gegenüber einer nabenartigen Abstützung 28 für das Turbinenrad 3 durch ein Dichtelement 35 abgedichtet und zentriert.

Der hydraulische Arbeitskreis kann durch eine das Pumpenrad 2 und das Turbinenrad 3 verbindenden schaltbare Wandlerüberbrückungskupplung 7 mit zugehörigen Befestigungselementen 8, 9 (Innenlamellenträger 8 mit zugehörigem Befestigungsflansch und Außenlamellenträger 9 mit zugehörigem Befestigungsflansch) überbrückt werden, indem eine Druckkammer 10 mit Hydrauliköl befüllt, dadurch ein auf einer Nabe 36 sitzender Radialkolben 11 mit Druck beaufschlagt wird und demzufolge Innenlamellen 12 und Außenlamellen 13 der Wandlerüberbrückungskupplung 7 zusammen gepresst werden. Innenlamellenträger 8, Außenlamellenträger 9, Innenlamellen 12 und Außenlamellen weisen auf bekannte Art und Weise hier nicht dargestellte Öffnungen auf, so dass das Arbeitsmedium zur Schmierung und insbesondere zur Kühlung durch die Wandlerüberbrückungskupplung 7 hindurchströmen kann. Um Stöße im Antriebsstrang bei Lastwechseln, Anfahr- und Schaltvorgängen zu dämpfen, ist zwischen das Turbinenrad 3 und die Abtriebswelle 18 ein bekannter Torsionsschwingungsdämpfer 14 als Feder-Masse-System mit einem zugehörigen (äußeren) ersten Befestigungselement 15, einem zugehörigen (mittleren) zweiten Befestigungselement 16 und einem zugehörigen (äußeren) dritten Befestigungselement 17 geschaltet. Bei den Befestigungselementen 15, 16 und 17 handelt es sich um scheibenförmige Befestigungsflansche, wobei das (äußere) erste Befestigungselement 15 und das (äußere) dritte Befestigungselement 17 des Torsionsschwingungsdämpfers 14 gegen die Kraft von vorgespannten Federn 27 drehbar zum (mittleren) zweiten Befestigungselement 16 gelagert sind.

Das (mittlere) zweite Befestigungselement 16 ist zweckmäßigerweise einstückig mit einer antriebsfest auf der Abtriebswelle 18 sitzenden Abtriebsnabe 19 ausgebildet und weist in der Nähe der Abtriebsnabe 19 Öffnungen 20 auf, durch die das Arbeitsmedium hindurch strömt . Das erste Befestigungselement 15 ist antriebsfest mit dem Befestigungselement 8 (Innenlamellenträger) der Wandlerüberbrückungskupplung 7 verbunden. Das (äußere) dritte Befestigungselement 17 des Torsionsschwingungsdämpfers 14 ist antriebsfest mit der nabenartigen Abstützung 28 für das Turbinenrad 3 verbunden und liegt dichtend daran an. Die nabenartige Abstützung 28 ihrerseits ist antriebsfest mit der Abtriebsnabe 19 verbunden, beispielsweise mittels einer Verzahnung. Das Turbinenrad 3 ist ebenfalls über diese nabenartige Abstützung 28 antriebsfest mit der Abtriebsnabe 19 verbunden. Die Abtriebsnabe 19 ist gegenüber der Nabe 36 durch ein Dichtelement 37 abgedichtet. In einem Bereich 21 weist das zweite Befestigungselement 16 des Torsionsschwingungsdämpfers 14 eine T-förmige Ausformung 22 auf. Auf der einen Seite dieser T-förmigen Ausformung 22 des zweiten Befestigungselementes 16 liegt ein Bereich 23 des ersten Befestigungselementes 15 mit einer S-förmige Biegung 24 derart an, dass zwischen diesen beiden Bereichen 21 und 23 zur gezielten Strömungsführung des Arbeitsmediums zwei Spaltdichtungen 25, 26 hervorgerufen werden, von denen die eine Spaltdichtung 25 in radialer Richtung und die zweite Spaltdichtung 26 in axialer Richtung verläuft.

Die nabenartige Abstützung 28 für das Turbinenrad 3 weist einen stufenförmig ausgestalteten Bereich 29 auf; als weitere Maßnahme zur verbesserten gezielten Strömungsführung des Arbeitsmediums durch die Wandlerüberbrückungskupplung 7 und zur Drosselung von störenden Nebenströmen ist zwischen diesem stufenförmig ausgestalteten Bereich 29 und dem Bereich 21 der T-förmigen Ausformung 22 des zweiten Befestigungselementes 16 des Torsionsschwingungsdämpfers 14 eine Abdichtung 30 angeordnet. Diese Abdichtung 30 wird durch eine labyrinthförmige Doppelpassung zwischen dem stufenförmig ausgestalteten Bereich 29 der nabenartigen Abstützung 28 für das Turbinenrad 3 und dem Bereich 21 der T-förmigen Ausformung 22 des zweiten Befestigungselementes 16 des Torsionsschwingungsdämpfers 14 gebildet.

Des weiteren weist der stufenförmig ausgestaltete Bereich 29 der nabenartigen Abstützung 28 einen im Querschnitt ungefähr rechteckförmigen Fortsatz 40 auf. Zwischen diesem Fortsatz 40 und der Abdeckscheibe 39 des Leitradträgers 31 ist als weiteres Dichtelement eine in radialer Richtung verlaufende Spaltdichtung 41 ausgebildet, welche zur Drosselung von störenden Nebenströmen des Arbeitsmediums dient, wie auch andere, bereits beschriebene Maßnahmen. Zur gezielten Strömungsführung des Arbeitsmediums weist weiterhin die nabenartige Abstützung 28 für das Turbinenrad 3 Öffnungen 33 zum Hindurchströmen des Arbeitsmediums auf.

In Fig. 2 ist ausschnittsweise und vergrößert nochmals der Bereich aus Fig. 1 der nabenartigen Abstützung 28 des Turbinenrades 3 und der Abtriebsnabe 19 dargestellt. Eine gestrichelte Linie 38 soll den gewollten und durch die beschriebenen Maßnahmen herbeigeführten Strömungsfluss des Arbeitsmediums durch die Wandlerüberbrückungskupplung 7, die Öffnungen 20 und die Öffnungen 33 hindurch andeuten, wobei die Strömungsrichtung des Arbeitsmediums in die eine und/oder andere Richtung möglich und denkbar ist .

Diese Maßnahmen zur gezielten Strömungsführung des Arbeitsmediums durch die Wandlerüberbrückungskupplung 7 (Fig. 1) bestehen insbesondere aus der T-fδrmigen Ausformung 22 im Bereich 21 des zweiten Befestigungselementes 16 des Torsionsschwingungsdämpfers 14, der auf der einen Seite daran anliegenden S-förmigen Biegung 24 im Bereich 23 des ersten Befestigungselementes 15 und dem auf der anderen Seite daran anliegenden stufenförmigen Bereich 29 der nabenartigen Abstützung 28 für den Leitradträger 31 bzw. das dritte Befestigungselement 17 des Torsionsschwingungsdämpfers 14.